JP2004140785A - 弾性表面波フィルタ、通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表面波励振の分布の左右非対称性を低減することにより、平衡信号の平衡度が改善され、さらに挿入損失が低減された弾性表面波フィルタおよび通信装置を提供する。
【解決手段】圧電基板２０１上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器６、ＩＤＴ１、ＩＤＴ２、ＩＤＴ３、反射器７を順に並んで配設する。ＩＤＴ１とＩＤＴ３とを並列に接続して不平衡信号端子１３に接続する。ＩＤＴ２は表面波伝搬方向に沿って二分割され、直列接続点１４を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極４、５を備えている。くし歯状電極４、５をそれぞれ平衡信号端子１０、１１に接続する。ＩＤＴ１の最外電極指１７は不平衡信号端子１３に接続し、ＩＤＴ３の最外電極指１６は接地し、ＩＤＴ１とＩＤＴ３のＩＤＴ２の近傍における弾性表面波の励振区間が同数となるように、ＩＤＴ１のみ、もしくはＩＤＴ１とＩＤＴ３の両方を重み付けする。
【選択図】 図１
【解決手段】圧電基板２０１上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器６、ＩＤＴ１、ＩＤＴ２、ＩＤＴ３、反射器７を順に並んで配設する。ＩＤＴ１とＩＤＴ３とを並列に接続して不平衡信号端子１３に接続する。ＩＤＴ２は表面波伝搬方向に沿って二分割され、直列接続点１４を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極４、５を備えている。くし歯状電極４、５をそれぞれ平衡信号端子１０、１１に接続する。ＩＤＴ１の最外電極指１７は不平衡信号端子１３に接続し、ＩＤＴ３の最外電極指１６は接地し、ＩＤＴ１とＩＤＴ３のＩＤＴ２の近傍における弾性表面波の励振区間が同数となるように、ＩＤＴ１のみ、もしくはＩＤＴ１とＩＤＴ３の両方を重み付けする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性表面波フィルタに関し、特に平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話機等の通信装置の小型化、軽量化に対する技術的進歩は目覚しいものがある。このような通信装置に用いられるフィルタとしては、使用周波数帯域が高くなるに従い、小型化が可能な弾性表面波装置が用いられるようになっている。さらに通信装置における、各構成部品の削減、小型化のために、複数の機能を複合した部品の開発も進んできた。
【０００３】
このような状況を背景に、携帯電話機のＲＦ段に使用する弾性表面波フィルタに平衡−不平衡変換機能、いわゆるバランの機能を備えたものも近年盛んに研究され、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などを中心に実用化が始まっている。
【０００４】
また、携帯電話機のシステムの構成によっては、不平衡信号端子のインピーダンスに対して、平衡信号端子のインピーダンスの２倍以上であるような平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタが要求されることがあり、この要求に応える平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタについても実用化されている。
【０００５】
上記のような不平衡信号端子のインピーダンスに対して、平衡信号端子のインピーダンスが２倍以上であるような平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタとして、たとえば、図９に示すような弾性表面波フィルタ１０００がある。この弾性表面波フィルタ１０００は、圧電基板１００上に弾性表面波の伝搬方向に沿って、反射器１０６、複数の電極指を有するくし歯状電極（ＩＤＴ電極）を組み合わせてなるくし型電極部（Ｉｎｔｅｒ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ、以下、ＩＤＴという）１０１、ＩＤＴ１０２、ＩＤＴ１０３、反射器１０７を順に並べて構成されている３ＩＤＴ縦結合共振子型弾性表面波フィルタである。上記ＩＤＴ電極は、帯状の基端部とその基端部の一方の側部から直交する方向に延びる複数の互いに平行な帯状の電極指を備えている。そして、中央に位置するＩＤＴ１０２は、対向するＩＤＴ電極において一方のＩＤＴ電極がＩＤＴ電極１０４とＩＤＴ電極１０５とに二分割した上で直列に接続している。また、ＩＤＴ１０４に接続されている端子１１０と、ＩＤＴ１０５に接続されている端子１１１とを平衡信号端子にしている。さらに、ＩＤＴ１０１とＩＤＴ１０３とは並列に接続されて、不平衡端子１１３に接続されている。そしてＩＤＴ１０１、１０３のもう一方の端子１１２が接地されている。
【０００６】
ＩＤＴ電極１０４とＩＤＴ電極１０５とを直列接続する直列接続点１１４は、接地しても、周囲から絶縁された浮き電極としても、弾性表面波フィルタ１０００は動作する。直列接続点１１４を浮き電極とした場合でも、弾性表面波フィルタ１０００の動作中においては、直列接続点１１４は、端子１１０と端子１１１とに発生する平衡信号のほぼ中間電位となるため、実質的にはほぼ接地電位となっている。ＩＤＴ１０２の最も外側に位置する電極指１１５、１１６は、直列接続点１１４に属する電極指である。そして、ＩＤＴ１０１のＩＤＴ１０２に隣接する電極指１１７は、不平衡信号端子１３に導通した信号電極指となっており、ＩＤＴ１０３のＩＤＴ１０２に隣接する電極指１１８は接地された接地電極指となっている。
【０００７】
携帯電話機のＲＦ段に使用される平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタは、通過帯域内の信号に対してはなるべく挿入損失が小さいことが好ましい。ＲＦ段における信号の損失は、後段での増幅利得増加による消費電力の増大と、通信品位を決定付けるＲＦ段でのＳ／Ｎ比（信号対雑音比）の悪化をもたらすからである。
【０００８】
また、携帯電話機のＲＦ段に使用される平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタの発生する平衡信号の平衡度は、なるべく良好であることが好ましい。携帯電話機のＲＦ段に使用される平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタの発しする平衡信号は、後段の作動増幅器に入力されるが、作動増幅器に入力される平衡信号の平衡度が悪いと、作動増幅器の特性が損なわれてしまうからである。
【０００９】
ここで、平衡信号の平衡度とは、平衡信号がどれだけ理想的な逆相同振幅であるかを示す指標であって、振幅平衡度と位相平衡度との２つの量で表現される。振幅平衡度は、２つの平衡信号の振幅比であり、その理想値は０〔ｄＢ〕である。移動平衡度は、２つの平衡信号の位相差から１８０°を引いた値であり、その理想値は０°である。
【００１０】
以上述べてきたように、携帯電話機のＲＦ段に使用される平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタには、小さな挿入損失と、平衡信号の良好な平衡度とが要求される。しかしながら、図９に示した弾性表面波フィルタ１０００の構造には、帯域内の挿入損失を増加させ、平衡信号の平衡度を悪化させる要因が含まれている。このことについて、以下に説明する。
【００１１】
不平衡信号が不平衡信号端子１１３に印加されたとき、ＩＤＴ１０１の内部とＩＤＴ１０３の内部とで表面波が励振され、その結果、表面波を反射する反射器１０６と反射器１０７とで挟まれたＩＤＴ１０１、ＩＤＴ１０２、ＩＤＴ１０３の配置された領域に、表面波の定在波が発生する。ＩＤＴ１０２は、ＩＤＴ１０４とＩＤＴ１０５とのそれぞれにおいて、表面波の定在波のエネルギーを電気エネルギーに変換して平衡信号を発生する。これが弾性表面波フィルタ１０００の動作原理である。ただし、不平衡信号が不平衡端子１１３に印加されたとき、表面波を励振するのは、ＩＤＴ１０１内部とＩＤＴ１０３内部とだけではない。ＩＤＴ１０１とＩＤＴ１０２との境界部では、電極指１１７と電極指１１５との間に電圧が印加されて表面波が励振される。しかしその一方で、ＩＤＴ１０３とＩＤＴ１０２との境界部にある電極指１１８と電極指１１６との間にほとんど（あるいは全く）電圧が印加されず表面波の励振は起こらない。すなわち、不平衡信号が不平衡信号端子１１３に印加されたとき、表面波の励振は、弾性表面波フィルタ１０００の中において左右非対称に発生することになる。なお、ここで左右とは、ＩＤＴ１０２を中心にＩＤＴ１０１側を左側、ＩＤＴ１０３側を右側とする。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この左右非対称な表面波の励振は、表面波の定在波にも非対称性をもたらし、結果として、弾性表面波フィルタ１０００の電極指に流れる電流分布における左右非対称性をもたらす。換言すれば、左右非対称な表面波の励振が弾性表面波フィルタ１０００の右半分、左半分のいずれか一方への電流集中を発生させる。一部の領域の電極指への電流集中は、電極指抵抗による発熱エネルギーロスを増加させるため、弾性表面波フィルタ１０００の挿入損失を増大させる原因となる。
【００１３】
また、左右非対称な表面波の励振に起因する定在波の左右非対称性は、直列接続点１１４が接地されている場合、弾性表面波フィルタ１０００の発生する平衡信号の平衡度を悪化させる決定的な原因となる。直列接続点１１４が接地されている場合、ＩＤＴ１０４およびＩＤＴ１０５の起電力がそれぞれ平衡信号端子の電圧となるため、ＩＤＴ１０４およびＩＤＴ１０５の起電力の平衡度が平衡信号の平衡度を決定付ける重要な要素となる。そしてこのとき、定在波の左右非対称性は、ＩＤＴ１０４およびＩＤＴ１０５の起電力の平衡度の悪化に直結するため、結果的に弾性表面波フィルタ１０００の平衡信号の平衡度を悪化させている。
【００１４】
ここまで述べてきたように、ＩＤＴ１０１とＩＤＴ１０２との境界部では表面波励振が発生するのに対し、ＩＤＴ１０３とＩＤＴ１０２との境界部では表面波励振が発生しないという、表面波励振の左右非対称性が、弾性表面波フィルタ１０００の挿入損失を増大させる。また、直列接続点１１４を接地した場合においては、平衡信号の平衡度を悪化させている。
【００１５】
さらにここで、３ＩＤＴ縦結合共振子型フィルタの左右のＩＤＴを並列接続して不平衡信号を取り出し、表面波伝搬方向に二分割した中央ＩＤＴから平衡信号を取り出す構成においては、その原理上、表面波励振の分布を完全に左右対称にすることは不可能であることを記しておく。
【００１６】
本発明の目的は、表面波励振の分布の左右非対称性を低減することにより、平衡信号の平衡度が改善され、さらに挿入損失が低減された弾性表面波フィルタおよび通信装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性表面波フィルタは、上記の課題を解決するために、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、および第３くし型電極部、反射器がこの順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが、並列に接続されると共に不平衡信号端子に接続され、前記第２くし型電極部では、表面波の伝搬方向に沿って二分割されていると共に直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極が平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、第２くし型電極部における、第１くし型電極部および第３くし型電極部に隣接する最外電極指は直列接続点に接続されており、第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は不平衡信号端子に接続されており、第３くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は接地されており、第１くし型電極部と第３くし型電極部の第２くし型電極部の近傍における弾性表面波の励振区間が同数となるように、第１くし型電極部のみ、もしくは第１くし型電極部と第３くし型電極部の両方が重み付けされていることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、表面波励振の左右非対称性が軽減される。この結果として、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度の改善がもたらされる。
【００１９】
本発明の弾性表面波フィルタは、上記の課題を解決するために、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、および第３くし型電極部、反射器がこの順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが、並列に接続されると共に不平衡信号端子に接続され、前記第２くし型電極部では、表面波の伝搬方向に沿って二分割されていると共に直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極が平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、第２くし型電極部における、第１くし型電極部および第３くし型電極部に隣接する最外電極指は直列接続点に接続されており、第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は不平衡信号端子に接続されており、第３くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は接地されており、第１くし型電極部が直列重み付けされていることを特徴としている。
【００２０】
ここで言う、直列重み付けとは、隣接する２本の電極指の長さを、他の電極指の長さの１／２にした上、これら２本の電極指の長さを他の電極指の長さよりも短くしたことで発生する２箇所の電極指欠損部にダミー電極指を設け、かつ、その２つのダミー電極指同士を電気的に接続することである。
【００２１】
上記の構成によれば、表面波励振の左右非対称性が軽減される。この結果として、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度の改善がもたらされる。
【００２２】
また、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の構成に加えて、前記第１くし型電極部のうちの、前記第２くし型電極部に近い側から数えて５本以内の電極指が、直列重み付けされていることが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、第１くし型電極部の電極指のうちなるべく第２くし型電極部に近い電極指を重み付けすることにより、表面波励振の左右非対称性を効果的に軽減することができ、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度の改善がより一層もたらされる。
【００２４】
さらに、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の課題を解決するために、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、および第３くし型電極部、反射器がこの順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが、並列に接続されると共に不平衡信号端子に接続され、前記第２くし型電極部では、表面波の伝搬方向に沿って二分割されていると共に直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極が平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、第２くし型電極部における、第１くし型電極部および第３くし型電極部に隣接する最外電極指は直列接続点に接続されており、第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は不平衡信号端子に接続されており、第３くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は接地されており、第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指が交差幅重み付けされていることを特徴としている。
【００２５】
また、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の構成に加えて、前記第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指が他の電極指の約１／２の長さになるように交差幅重み付けされていると共に、該交差幅重み付けされた電極指の先端の延長線上にはダミー電極が形成されており、該ダミー電極は交差幅重み付けされた電極指を有するくし歯状電極とは異なるくし歯状電極に形成されていることが好ましい。
【００２６】
さらに、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の構成に加えて、前記第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指および該最外電極指に隣接する電極指が他の電極指の約３／４の長さになるように交差幅重み付けされていると共に、該交差幅重み付けされた電極指の先端の延長線上にはダミー電極が形成されており、該ダミー電極は交差幅重み付けされた電極指を有するくし歯状電極とは異なるくし歯状電極に形成されていることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、表面波励振の左右非対称性が軽減される。この結果として、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度の改善がもたらされる。
【００２８】
またさらに、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の課題を解決するために、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、および第３くし型電極部、反射器がこの順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが、並列に接続されると共に不平衡信号端子に接続され、前記第２くし型電極部では、表面波の伝搬方向に沿って二分割されていると共に直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極が平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、第２くし型電極部における、第１くし型電極部および第３くし型電極部に隣接する最外電極指は直列接続点に接続されており、第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指および該最外電極指に隣接する電極指は接地されており、第３くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は接地され、且つ第２くし型電極部に最も近接した位置にある、不平衡信号端子に接続された電極指が他の電極指の約１／２の長さになるように交差幅重み付けされていると共に、該交差幅重み付けされた電極指の先端の延長線上にはダミー電極が形成されており、該ダミー電極は交差幅重み付けされた電極指を有するくし歯状電極とは異なるくし歯状電極に形成されていることを特徴としている。
【００２９】
上記の構成によれば、表面波励振の左右非対称性が軽減される。この結果として、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度の改善がもたらされる。
【００３０】
また、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の構成に加えて、前記第２くし型電極部の直列接続点が、接地されていることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、二分割した各くし歯状電極の出力電圧の平衡度がよいため、直列接続点を接地することにより、二分割した各くし歯状電極の出力電圧の平衡度をそのまま平衡信号端子の平衡度に反映することができるようになるのと同時に、直列接続点が接地されることによって、不平衡端子と平衡端子との間の電磁遮蔽が強固となり、不平衡信号端子から平衡信号端子への直達波も低減することができるため、平衡信号の平衡度は直列接続点を接地することによって確実に改善することができる。
【００３２】
さらに、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の構成に加えて、前記第２くし型電極部の直列接続点が、前記第１くし型電極部若しくは前記第３くし型電極部の電極指を介して接地されていることが好ましい。
【００３３】
前記直列接続点を接地する場合、直列接続点を接地するために圧電基板上に配線や電極パッドを追加すると、寄生容量が増加して弾性表面波フィルタの特性に悪影響がもたらされる場合がある。これに対して、たとえば、第２くし型電極部の直列接続点に導通している電極指を第１くし型電極部や第３くし型電極部の接地電極に接続するか、もしくは、第１くし型電極部や第３くし型電極部の接地電極指を第２くし型電極部の直列接続点に導通させるか、あるいはその両方の措置をとることによって直列接続点を接地することができる。これらの直列接続点を接地する方法は、圧電基板上に配線や電極パッドを追加することなく直列接続点を接地することができるため、寄生容量が増加して弾性表面波フィルタの特性に悪影響がもたらされることがほとんどなく、特に好ましい。
【００３４】
本発明の通信装置は、前記課題を解決するために、上記弾性表面波フィルタのいずれかを有することを特徴としている。上記の構成によれば、平衡信号の平衡度が改善され、通過帯域内の挿入損失が改善された弾性表面波フィルタを有しているので、伝送特性を向上できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１ないし図４に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００３６】
図１に、本実施形態にかかる弾性表面波フィルタ２００を示す。弾性表面波フィルタ２００は、圧電基板２０１上の表面波伝搬方向に沿って、反射器６、ＩＤＴ（第１くし型電極部）１、ＩＤＴ（第２くし型電極部）２、ＩＤＴ（第３くし型電極部）３、反射器７を順に並べて備えている。ＩＤＴ１とＩＤＴ３とは並列に接続されている。そして、ＩＤＴ１およびＩＤＴ３の接地電極における端子１２が接地されており、ＩＤＴ１およびＩＤＴ３のもう一方の端子が不平衡端子１３に接続されている。
【００３７】
ＩＤＴ２は、表面波伝搬方向に二分割されたＩＤＴ電極４およびＩＤＴ電極５、ならびにＩＤＴ電極である直列接続点１４から構成されている。ＩＤＴ電極４およびＩＤＴ電極５は、直列接続点１４を介して電気的に直列に接続されている。ＩＤＴ４の直列接続点１４に接続されていない端子は平衡信号端子１０となっている。ＩＤＴ５の直列接続点１４に接続されていない端子は平衡信号端子１１となっている。ＩＤＴ２は、最も外側に、直列接続点１４に導通している電極指１５、１６を備えている。またさらに、本実施の形態では、電極指１５および電極指１６はそれぞれＩＤＴ１およびＩＤＴ３の接地電極にも接続されている。また、ＩＤＴ１、２、３において、平衡信号端子１０、１１および不平衡信号端子１３に接続されているＩＤＴ電極の電極指をシグナル（信号）電極指とし、接地されているＩＤＴ電極の電極指をアース（接地）電極指とする。
【００３８】
また、ＩＤＴ１のＩＤＴ２に隣接する電極指１７は、不平衡端子１３に導通している。ＩＤＴ３のＩＤＴ２に隣接する電極指１８は接地されている。さらに電極指１８は、ＩＤＴ２の直列接続点１４にも導通している。結果的に、直列接続点１４は、電極指１５、１６、１８を介して接地されている。また、ＩＤＴ１の電極指１７は他の電極指の長さの半分（約１／２）になっている。さらに、電極指１７に隣接するＩＤＴ１の電極指１９も他の電極指の長さの半分になっている。また、電極指１７、１９の長さが他の電極指の長さの半分になっていることにより生じた電極指欠損部分には、電気的に導通したダミー電極指２０が形成されている。このダミー電極指２０は、他の電極指の長さの半分にした電極指１７、１９の先端方向の延長線上に形成されている。なお、ダミー電極指２０は、ＩＤＴ１を構成するくし歯状電極に接続されておらず、浮き電極となっている。これにより、電極指１７、１９には、直列重み付けがなされている。これにより、ＩＤＴ１における表面波励振区間を１区間減らすことができ、ＩＤＴ１とＩＤＴ３とにおける表面波励振区間の数を等しくすることができる。したがって、弾性表面波フィルタ２００において、不平衡信号印加時に、表面波の左右非対称性が軽減される。なお、上記表面波励振区間とは、弾性表面波が発生する（表面波が励振が発生する）箇所のことであり、たとえば、シグナル電極指とアース電極指との間の間であって、そのシグナル電極指とアース電極指とに電圧が印加された場合に弾性表面波が発生する（表面波の励振が発生する）箇所のことをいう。ここで、直列重み付けされている箇所において、ダミー電極指２０とダミー電極指２０に隣接する電極指との間では、励振される表面波の励振強度が他の表面波励振区間の半分である。つまり、本実施の形態では、直列重み付けによって、特定の表面波励振区間の表面波の励振強度を他の表面波励振区間の半分とすることで、弾性表面波フィルタ２００の表面波の励振の左右非対称を解決している。
【００３９】
また、上記では、圧電基板２０１として、４０±５°Ｙ軸カットのＬｉＴａＯ３単結晶基板を用い、表面波伝搬方向としてはＸ軸方向と使用することとする。また、弾性表面波フィルタ２００は、圧電基板２０１上に形成された厚み２０６ｎｍのアルミニウム薄膜のパターンによって形成されている。
【００４０】
以下に、上記弾性表面波フィルタ２００の詳細な設計パラメータの一例を示す。反射器６、７には、ピッチ１．０９μｍ、メタライズ比０．７のグレーティング２００本を使用する。また、ＩＤＴ１、ＩＤＴ２（ＩＤＴ電極４側、ＩＤＴ電極５側）、ＩＤＴ３は、ピッチ１．０８μｍ、メタライズ比０．７であって、電極指本数はそれぞれ２２本、３２本（１６本、１６本）、２２本である。ただし、ＩＤＴ１のＩＤＴ２に近い側の電極指３本、ＩＤＴ２のＩＤＴ１に近い側の電極指３本、ＩＤＴ２のＩＤＴ３に近い側の３本、ＩＤＴ３のＩＤＴ２に近い側の３本は、ピッチが０．９７μｍ、メタライズ比０．６となっている。反射器６とＩＤＴ１との間隔、および反射器７とＩＤＴ３との間隔は、ともに１．０μｍである。ＩＤＴ１とＩＤＴ４との間隔、ＩＤＴ３とＩＤＴ５との間隔は共に０．９７μｍである。ＩＤＴ電極４とＩＤＴ電極５との間隔は、１．０８μｍである。
【００４１】
次いで、図２に基づいて、上記弾性表面波フィルタ２００を用いた弾性表面波フィルタ３０１について説明する。
【００４２】
この弾性表面波フィルタ３０１は、上記弾性表面波フィルタ２００における不平衡端子１３に一端子対弾性表面波共振子（弾性表面波共振子）３００を直列に接続している。つまり、並列に接続されているＩＤＴ１０１とＩＤＴ１０３とが、直列に接続されている弾性表面波共振子３００を介して不平衡端子１３に接続されている構成である。実際の携帯電話機に使用されている２ＧＨｚ帯のＲＦ用弾性表面波フィルタにおいては、不平衡端子に一端子対弾性表面波共振子が接続された弾性表面波フィルタが用いられることが多い。上記の構成は、実際の携帯電話機に用いられているＲＦ用弾性表面波フィルタの構成を模したものとなっている。
【００４３】
上記弾性表面波共振子３００は、圧電基板２０１上に弾性表面波フィルタ２００と同様に、たとえば厚さ２０６ｎｍのアルミニウム薄膜のパターンによって形成されている。また、弾性表面波共振子３００は、圧電基板２０１の表面波伝搬方向に沿って反射器２２、ＩＤＴ２１、反射器２３を順に配置されている構成である。以下に上記弾性表面波共振子３００の詳細な設計パラメータの一例を示す。反射器２２、２３には、ピッチ１．０５μｍ、メタライズ比０．７のグレーティング１００本を使用する。また、ＩＤＴ２１はピッチ１．０５μｍ、メタライズ比０．７であって、電極指本数は１５０本である。反射器２２とＩＤＴ２１との間隔、および反射器２３とＩＤＴ２１との間隔はともに１．０５μｍである。
【００４４】
ここで、上記弾性表面波フィルタ３０１の信号伝送特性を図３に示す。上記弾性表面波フィルタ３０１における通過帯域は、１８００ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚである。図３では、上記弾性表面波フィルタ３０１の信号伝送特性を太線で示し、従来例の弾性表面波フィルタの信号伝送特性を細線で示す。ここで、従来例の弾性表面波フィルタとは、上記弾性表面波フィルタ３０１におけるＩＤＴ１の直列重み付けのないものである。図３からわかるように、特に通過帯域の低周波側において、弾性表面波フィルタ３０１の挿入損失が従来例の弾性表面波フィルタより小さくなっており、挿入損失が向上している。
【００４５】
また、上記弾性表面波フィルタ３０１の平衡信号の振幅平衡度を図４に示す。図４では、上記弾性表面波フィルタ３０１の振幅平衡度を太線で示し、従来例の弾性表面波フィルタの振幅平衡度を細線で示す。ここで、従来例の弾性表面波フィルタとは、上記弾性表面波フィルタ３０１におけるＩＤＴ１の直列重み付けのないものである。図４からわかるように、従来例の弾性表面波フィルタにおける振幅平衡度の範囲が−２．０ｄＢから１．１ｄＢであるのに対し、上記弾性表面波フィルタ３０１における振幅平衡度の範囲は、−１．０ｄＢから＋１．０ｄＢである。したがって、上記弾性表面波フィルタ３０１は、従来の弾性表面波フィルタより振幅平衡度が改善されていることがわかる。
【００４６】
さらに、上記弾性表面波フィルタ３０１の平衡信号の位相平衡度を図５に示す。図５では、上記弾性表面波フィルタ３０１の位相平衡度を太線で示し、従来例の弾性表面波フィルタの位相平衡度を細線で示す。ここで、従来例の弾性表面波フィルタとは、上記弾性表面波フィルタ３０１におけるＩＤＴ１の直列重み付けのないものである。上記弾性表面波フィルタ３０１と従来例の弾性表面波フィルタとの間に位相平衡度に関しては単純な優劣はつけ難いが、図４に示した振幅平衡度の比較とも合わせて考えれば、上記弾性表面波フィルタ３０１は、従来の弾性表面波フィルタより位相平衡度が改善されていることが明らかである。
【００４７】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００４８】
図６に、本実施形態にかかる弾性表面波フィルタ４００の構成を示す。本実施の形態の弾性表面波フィルタ４００は、上記実施の形態１に示した弾性表面波フィルタ２０１において、ＩＤＴ１に代えて、ＩＤＴ１における直列重み付けの位置を、ＩＤＴ２に近い方の電極指から数えて、２本目および３本目の電極指に変えたＩＤＴ１ａを用いたものである。つまり、ＩＤＴ２に近い方の電極指から数えて１本目の電極指３０の長さを他の電極指の長さと同じにしている。また、ＩＤＴ２に近い方の電極指から数えて３本目の電極指３１を他の電極指の長さの半分とし、電極指１９、３１の長さが他の電極指の長さの半分になっていることにより生じた電極指欠損部分には、電気的に導通したダミー電極指３２が形成されている。このダミー電極指３２は、他の電極指の長さの半分にした電極指１９、３１の先端方向の延長線上に形成されている。これにより、電極指１９、３１には、直列重み付けがなされている。
【００４９】
本実施の形態の弾性表面波フィルタ４００は、上記実施の形態１に示した弾性表面波フィルタ３０１と比較すると、挿入損失の低減や平衡信号の平衡度の改善といった効果は少し小さくなるが、上記の構成によれば、弾性表面波フィルタにおいて重要とされる特性であるところの入出力インピーダンスの整合特性が弾性表面波フィルタ３０１と比較して改善する。つまり、本実施の形態の弾性表面波フィルタ４００は、従来の弾性表面波フィルタと比較して、本実施の形態の弾性表面波フィルタ４００は、入出力インピーダンスの整合特性が改善する。
【００５０】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１および２にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００５１】
図７に、本実施の形態にかかる弾性表面波フィルタ５００の構成を示す。本実施の形態の弾性表面波フィルタ５００は、実施の形態１における弾性表面波フィルタ２０１において、ＩＤＴ１に代えて、ＩＤＴ１のＩＤＴ２に隣接する電極指を１本間引くことでＩＤＴ１の表面波励振区間を２区間減らしたＩＤＴ１ｂを用い、さらに、ＩＤＴ３に代えて、ＩＤＴ３のシグナル電極指のうちの１本の長さを半分にしたＩＤＴ３ｂを用いたものである。
【００５２】
より詳細には、上記ＩＤＴ１ｂは、ＩＤＴ２に隣接するシグナル電極指が１本間引かれている。そのため、ＩＤＴ１ｂのＩＤＴ２に隣接する２本の電極指４１、４２が、アース電極指となっている。この電極指４１、４２は、ＩＤＴ１ｂにおけるＩＤＴ２に隣接する最外電極指および該最外電極指に隣接する電極指に相当する。また、ＩＤＴ２の電極指１５はＩＤＴ１ｂの接地電極には接続していない。さらに、ＩＤＴ３ｂの電極指１８に隣接するシグナル電極指４３とアース電極指４４とを他の電極指の半分の長さにしている。
【００５３】
さらに、上記ＩＤＴ３ｂは、ＩＤＴ２に隣接する電極指１８がＩＤＴ２の直列接続点１４に接続していない。また、ＩＤＴ２の電極指１６がＩＤＴ３ｂの設置電極に接続していない。つまり、本実施の形態において上記直列接続点１４は、周囲から絶縁された浮き電極となっている。
【００５４】
ＩＤＴ１ｂにおいて電極指を間引いていない場合には、ＩＤＴ２との間に表面波励振区間が左側で１区間増加するが、ＩＤＴ２とＩＤＴ３ｂとの間では表面波励振区間が増加せず、左右非対称となる。しかしながら、上記のように、ＩＤＴ１ｂのシグナル電極指を１本間引くことにより、ＩＤＴ２とＩＤＴ１ｂとの間の表面波励振区間が発生せず、さらに、アース電極指４１、４２が並ぶために表面波励振区間が減少する。つまり、左側では表面波励振区間が２区間減少する。これに対して、ＩＤＴ３ｂではシグナル電極指のうちの１本の長さを半分にすることにより右側の表面波励振区間を１区間減少させている。つまり、上記弾性表面波フィルタ５００では表面波励振区間の数が左右対称となっており、平衡度が改善される。
【００５５】
以上のように、本発明の弾性表面波フィルタは、圧電基板の表面波伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、第３くし型電極部、および反射器の順に（左から右に）並べて備えている。そして、中央に位置する第２くし型電極部は、二分割され、直列接合点を介して直列に接続されているくし歯状電極を備え、上記二分割されたくし歯状電極は、それぞれ平衡信号端子に接続されている。また、上記第１くし型電極部と第３くし型電極部とは並列に接続され、不平衡信号端子に接続されている。そして、上記第１くし型電極部と第３くし型電極部とにおける不平衡端子に接続されていないくし歯状電極は、接地されている。そして、第２くし型電極部の中心から左右において、表面波励振区間の数が等しくなるように重み付けされている。
【００５６】
より具体的には、第１くし型電極部と第２くし型電極部とにおける互いに隣接する電極指間で表面波励振区間が生じ、第２くし型電極部と第３電極部とにおける互いに隣接する電極指間に表面波励振区間が生じない場合、第３くし型電極部において表面波励振区間をｎ（ｎは１以上の整数）区間減らすように電極指が重み付けされており、第１くし型電極部においては表面波励振区間をｎ＋１区間減らすように電極指が重み付けされている。
【００５７】
第２くし型電極部の中心から左右で表面波励振区間の数に差がある場合には、上記弾性表面波フィルタにおいて不平衡信号印加時に表面波が左右非対称に励振される。これにより、挿入損失の増大、平衡信号の平衡度の悪化の原因となっている。
【００５８】
ここで、本発明の弾性表面波フィルタでは、第２くし型電極部の中心から左右で表面波励振区間の数が等しく揃っているため、表面波励振の左右非対称性が軽減される。そして、この結果として、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度の改善がもたらされる。ただし、過剰な重み付けは、縦結合共振子型弾性表面波フィルタの特性を悪化させることが多いため、第３くし型電極部の電極指には表面波波励振区間を減らすような重み付けを行わず、第１くし型電極部の電極指のみに重み付けを施すことが好ましい。つまり、ｎ＝０として第１くし型電極部における表面波励振区間を１区間減らすことが好ましい。
【００５９】
上記のように第１くし型電極部における表面波励振区間を１区間減らすための電極指の重み付け方法としては、たとえば、第１くし型電極部においてシグナル（信号）電極指のうちの１本の長さを他の電極指に対して約半分の長さにする交差幅重み付けが挙げられる。また、別の例として、第１くし型電極部において信号電極指とそれに隣接するアース（接地）電極指と他の電極指とを約半分の長さにした上で、２本の電極指を他の電極指の約半分の長さにしたことによって発生する２箇所の電極指欠損部分にそれぞれダミー電極指を設け、さらにその２つのダミー電極指どうしを電気的に接続する直列重み付けを挙げることもできる。このダミー電極指は、他の電極指の長さの半分にした電極指の先端方向の延長線上に形成されている。また、さらに、別の例として、第１くし型電極部において２本の信号電極指の長さを約１／４ずつ短くすることによる重み付けを挙げることができる。言い換えれば、第１くし型電極部において２本の信号電極指の長さを他の電極指の約３／４の長さにすることによる重み付けを挙げることができる。
【００６０】
重み付けを行う位置については特に限定しないが、第１くし型電極部と第２くし型電極部との境界における表面波励振に対する補正を行うことが重み付けの目的であるため、第１くし型電極部の電極指のうちなるべく第２くし型電極部に近い電極指を重み付けすることが表面波励振の左右非対称性を軽減する上で効果的であり、たとえば、第１くし型電極部の電極指の第２くし型電極部に隣接する電極指から５本目までの電極指を重み付けすることが好ましく、第２くし型電極部に隣接する電極指を重み付けすることが特に好ましい。
【００６１】
ただし、上記くし型電極部の設計パラメータによっては、第１くし型電極部において重み付けする電極指が第２くし型電極部に近ければ近いほど、通過帯域内における弾性表面波フィルタの入出力インピーダンスの周波数特性が大きくなり、通過帯域内の全周波数において弾性表面波フィルタの入出力インピーダンスを規定のインピーダンスに整合させることが困難になる場合がある。そのような場合には、第１くし型電極部において重み付けを行う電極指を第２くし型電極部から離すことにより、総合的な特性を最適化すればよい。
【００６２】
また、第２くし型電極部における直列接続点を接地するか、しないかは特に限定されるものではない。ただし、本発明により弾性表面波フィルタにおける表面波励振の左右非対称性が軽減されている場合においては、表面波の定在波の左右対称性がよくなっており、第２くし型電極部の二分割した各くし歯状電極どうしの起電力の平衡度がよい。したがって、二分割した各くし歯状電極における起電力の平衡度をそのまま平衡信号の平衡度に反映させることができるように直列接続点を接地することが好ましい。
【００６３】
また、本発明を適用する、しないに関わらず、直列接続点を接地した場合には、不平衡信号端子と平衡信号端子との間の電磁遮蔽が強くなり、不平衡信号端子から平衡信号端子への直達波が低減されて、平衡信号端子の平衡度が向上することが多い。しかしその一方で、直列接続点を接地することで二分割した各くし歯状電極における起電力の平衡度がそのまま平衡信号端子の平衡度を決定付ける構成となるため、二分割した各くし歯状電極における起電力の平衡度が悪い場合には、直列接続点を接地することにより、逆に平衡信号の平衡度が悪化してしまう場合もある。しかしながら、本発明を適用した場合には、二分割した各くし歯状電極の平衡度がよいため、直列接続点を接地することにより、二分割した各くし歯状電極の平衡度をそのまま平衡信号端子の平衡度に反映することができるようになるのと同時に、不平衡信号端子から平衡信号端子への直達波も低減することができるため、平衡信号の平衡度は直列接続点を接地することによって確実に改善することができる。
【００６４】
さらに、直列接続点を接地する場合、直列接続点を接地するために圧電基板上に配線や電極パッドを追加すると、寄生容量が増加して弾性表面波フィルタの特性に悪影響がもたらされる場合がある。これに対して、第２くし型電極部の直列接続点に導通している電極指を第１くし型電極部や第３くし型電極部の接地電極に接続するか、もしくは、第１くし型電極部や第３くし型電極部の接地電極指を第２くし型電極部の直列接続点に導通させるか、あるいはその両方の措置をとることによって直列接続点を接地することができる。これらの直列接続点を接地する方法は、圧電基板上に配線や電極パッドを追加することなく直列接続点を接地することができるため、特に好ましい。
【００６５】
次に、上記実施の形態に記載の弾性表面波フィルタを用いた通信装置について図８に基づき説明する。上記通信装置６００は、受信を行うレシーバ側（Ｒｘ側）として、アンテナ６０１、アンテナ共用部／ＲＦＴｏｐフィルタ６０２、アンプ６０３、Ｒｘ段間フィルタ６０４、ミキサ６０５、１ｓｔＩＦフィルタ６０６、ミキサ６０７、２ｎｄＩＦフィルタ６０８、１ｓｔ＋２ｎｄローカルシンセサイザ６１１、ＴＣＸＯ（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ（温度補償型水晶発振器））６１２、デバイダ６１３、ローカルフィルタ６１４を備えて構成されている。
【００６６】
Ｒｘ段間フィルタ６０４からミキサ６０５へは、図８に二本線で示したように、バランス性を確保するために各平衡信号にて送信することが好ましい。
【００６７】
また、上記通信装置６００は、送信を行うトランシーバ側（Ｔｘ側）として、上記アンテナ６０１及び上記アンテナ共用部／ＲＦＴｏｐフィルタ６０２を共用するとともに、ＴｘＩＦフィルタ６２１、ミキサ６２２、Ｔｘ段間フィルタ６２３、アンプ６２４、カプラ６２５、アイソレータ６２６、ＡＰＣ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ （自動出力制御））６２７を備えて構成されている。
【００６８】
そして、上記のＲｘ段間フィルタ６０４、１ｓｔＩＦフィルタ６０６、ＴｘＩＦフィルタ６２１、Ｔｘ段間フィルタ６２３には、上述した本実施の形態に記載の弾性表面波フィルタが好適に利用できる。
【００６９】
本発明にかかる弾性表面波フィルタは、従来の弾性表面波フィルタよりも平衡信号の平衡度が改善され、通過帯域内の挿入損失が改善されているという優れた特性を有するものである。よって、上記弾性表面波フィルタを有する本発明の通信装置は、伝送特性を向上できるものとなっている。
【００７０】
全ての例について図示しないものの、本発明の弾性表面波フィルタの素子に対して、位置端子対弾性表面波共振子を平衡信号端子や不平衡信号端子に直列もしくは並列に接続したことにより構成した弾性表面波フィルタ、ならびに複数の弾性表面波フィルタ素子をカスケード接続してなる弾性表面波フィルタを含むものについても、いずれも本発明の効果を得ることができるものであり、全て本発明の特許請求の範囲内である。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の弾性表面波装置は、以上のように、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、第３くし型電極部、反射器が順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが並列に接続され、さらに不平衡信号端子に接続されており、前記第２くし型電極部が、表面波伝搬方向に沿って二分割され、直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極を備え、該二分割されているくし歯状電極がそれぞれ平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、第１くし型電極部と、第３くし型電極部とにおける表面波励振区間の数が等しくなるように重み付けされている構成である。
【００７２】
上記の構成によれば、第１くし型電極部と第３くし型電極部との表面波励振区間の数が等しく揃っているため、表面波励振の左右非対称性が軽減される。そして、この結果として、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度を改善することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる弾性表面波フィルタの概略構成図である。
【図２】図１の弾性表面波フィルタの一変形例を示す概略構成図である。
【図３】図２の弾性表面波フィルタおよび従来例の弾性表面波フィルタにおける信号伝送特性を示すグラフである。
【図４】図２の弾性表面波装置および従来例の弾性表面波フィルタにおける振幅平衡度を示すグラフである。
【図５】図２の弾性表面波装置および従来例の弾性表面波フィルタにおける位相平衡度を示すグラフである。
【図６】実施の形態２の弾性表面波フィルタを示す概略構成図である。
【図７】実施の形態３の弾性表面波フィルタを示す概略構成図である。
【図８】本発明の通信装置の要部ブロック図である。
【図９】従来の弾性表面波フィルタの概略構成図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ ＩＤＴ（第１くし型電極部）
２ ＩＤＴ（第２くし型電極部）
３、３ｂ ＩＤＴ（第３くし型電極部）
６、７ 反射器
１０、１１ 不平衡信号端子
１３ 平衡信号端子
１４ 直列接続点
２００、３０１、４００、５００ 弾性表面波フィルタ
２０１ 圧電基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性表面波フィルタに関し、特に平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話機等の通信装置の小型化、軽量化に対する技術的進歩は目覚しいものがある。このような通信装置に用いられるフィルタとしては、使用周波数帯域が高くなるに従い、小型化が可能な弾性表面波装置が用いられるようになっている。さらに通信装置における、各構成部品の削減、小型化のために、複数の機能を複合した部品の開発も進んできた。
【０００３】
このような状況を背景に、携帯電話機のＲＦ段に使用する弾性表面波フィルタに平衡−不平衡変換機能、いわゆるバランの機能を備えたものも近年盛んに研究され、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などを中心に実用化が始まっている。
【０００４】
また、携帯電話機のシステムの構成によっては、不平衡信号端子のインピーダンスに対して、平衡信号端子のインピーダンスの２倍以上であるような平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタが要求されることがあり、この要求に応える平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタについても実用化されている。
【０００５】
上記のような不平衡信号端子のインピーダンスに対して、平衡信号端子のインピーダンスが２倍以上であるような平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタとして、たとえば、図９に示すような弾性表面波フィルタ１０００がある。この弾性表面波フィルタ１０００は、圧電基板１００上に弾性表面波の伝搬方向に沿って、反射器１０６、複数の電極指を有するくし歯状電極（ＩＤＴ電極）を組み合わせてなるくし型電極部（Ｉｎｔｅｒ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ、以下、ＩＤＴという）１０１、ＩＤＴ１０２、ＩＤＴ１０３、反射器１０７を順に並べて構成されている３ＩＤＴ縦結合共振子型弾性表面波フィルタである。上記ＩＤＴ電極は、帯状の基端部とその基端部の一方の側部から直交する方向に延びる複数の互いに平行な帯状の電極指を備えている。そして、中央に位置するＩＤＴ１０２は、対向するＩＤＴ電極において一方のＩＤＴ電極がＩＤＴ電極１０４とＩＤＴ電極１０５とに二分割した上で直列に接続している。また、ＩＤＴ１０４に接続されている端子１１０と、ＩＤＴ１０５に接続されている端子１１１とを平衡信号端子にしている。さらに、ＩＤＴ１０１とＩＤＴ１０３とは並列に接続されて、不平衡端子１１３に接続されている。そしてＩＤＴ１０１、１０３のもう一方の端子１１２が接地されている。
【０００６】
ＩＤＴ電極１０４とＩＤＴ電極１０５とを直列接続する直列接続点１１４は、接地しても、周囲から絶縁された浮き電極としても、弾性表面波フィルタ１０００は動作する。直列接続点１１４を浮き電極とした場合でも、弾性表面波フィルタ１０００の動作中においては、直列接続点１１４は、端子１１０と端子１１１とに発生する平衡信号のほぼ中間電位となるため、実質的にはほぼ接地電位となっている。ＩＤＴ１０２の最も外側に位置する電極指１１５、１１６は、直列接続点１１４に属する電極指である。そして、ＩＤＴ１０１のＩＤＴ１０２に隣接する電極指１１７は、不平衡信号端子１３に導通した信号電極指となっており、ＩＤＴ１０３のＩＤＴ１０２に隣接する電極指１１８は接地された接地電極指となっている。
【０００７】
携帯電話機のＲＦ段に使用される平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタは、通過帯域内の信号に対してはなるべく挿入損失が小さいことが好ましい。ＲＦ段における信号の損失は、後段での増幅利得増加による消費電力の増大と、通信品位を決定付けるＲＦ段でのＳ／Ｎ比（信号対雑音比）の悪化をもたらすからである。
【０００８】
また、携帯電話機のＲＦ段に使用される平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタの発生する平衡信号の平衡度は、なるべく良好であることが好ましい。携帯電話機のＲＦ段に使用される平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタの発しする平衡信号は、後段の作動増幅器に入力されるが、作動増幅器に入力される平衡信号の平衡度が悪いと、作動増幅器の特性が損なわれてしまうからである。
【０００９】
ここで、平衡信号の平衡度とは、平衡信号がどれだけ理想的な逆相同振幅であるかを示す指標であって、振幅平衡度と位相平衡度との２つの量で表現される。振幅平衡度は、２つの平衡信号の振幅比であり、その理想値は０〔ｄＢ〕である。移動平衡度は、２つの平衡信号の位相差から１８０°を引いた値であり、その理想値は０°である。
【００１０】
以上述べてきたように、携帯電話機のＲＦ段に使用される平衡−不平衡変換機能付弾性表面波フィルタには、小さな挿入損失と、平衡信号の良好な平衡度とが要求される。しかしながら、図９に示した弾性表面波フィルタ１０００の構造には、帯域内の挿入損失を増加させ、平衡信号の平衡度を悪化させる要因が含まれている。このことについて、以下に説明する。
【００１１】
不平衡信号が不平衡信号端子１１３に印加されたとき、ＩＤＴ１０１の内部とＩＤＴ１０３の内部とで表面波が励振され、その結果、表面波を反射する反射器１０６と反射器１０７とで挟まれたＩＤＴ１０１、ＩＤＴ１０２、ＩＤＴ１０３の配置された領域に、表面波の定在波が発生する。ＩＤＴ１０２は、ＩＤＴ１０４とＩＤＴ１０５とのそれぞれにおいて、表面波の定在波のエネルギーを電気エネルギーに変換して平衡信号を発生する。これが弾性表面波フィルタ１０００の動作原理である。ただし、不平衡信号が不平衡端子１１３に印加されたとき、表面波を励振するのは、ＩＤＴ１０１内部とＩＤＴ１０３内部とだけではない。ＩＤＴ１０１とＩＤＴ１０２との境界部では、電極指１１７と電極指１１５との間に電圧が印加されて表面波が励振される。しかしその一方で、ＩＤＴ１０３とＩＤＴ１０２との境界部にある電極指１１８と電極指１１６との間にほとんど（あるいは全く）電圧が印加されず表面波の励振は起こらない。すなわち、不平衡信号が不平衡信号端子１１３に印加されたとき、表面波の励振は、弾性表面波フィルタ１０００の中において左右非対称に発生することになる。なお、ここで左右とは、ＩＤＴ１０２を中心にＩＤＴ１０１側を左側、ＩＤＴ１０３側を右側とする。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この左右非対称な表面波の励振は、表面波の定在波にも非対称性をもたらし、結果として、弾性表面波フィルタ１０００の電極指に流れる電流分布における左右非対称性をもたらす。換言すれば、左右非対称な表面波の励振が弾性表面波フィルタ１０００の右半分、左半分のいずれか一方への電流集中を発生させる。一部の領域の電極指への電流集中は、電極指抵抗による発熱エネルギーロスを増加させるため、弾性表面波フィルタ１０００の挿入損失を増大させる原因となる。
【００１３】
また、左右非対称な表面波の励振に起因する定在波の左右非対称性は、直列接続点１１４が接地されている場合、弾性表面波フィルタ１０００の発生する平衡信号の平衡度を悪化させる決定的な原因となる。直列接続点１１４が接地されている場合、ＩＤＴ１０４およびＩＤＴ１０５の起電力がそれぞれ平衡信号端子の電圧となるため、ＩＤＴ１０４およびＩＤＴ１０５の起電力の平衡度が平衡信号の平衡度を決定付ける重要な要素となる。そしてこのとき、定在波の左右非対称性は、ＩＤＴ１０４およびＩＤＴ１０５の起電力の平衡度の悪化に直結するため、結果的に弾性表面波フィルタ１０００の平衡信号の平衡度を悪化させている。
【００１４】
ここまで述べてきたように、ＩＤＴ１０１とＩＤＴ１０２との境界部では表面波励振が発生するのに対し、ＩＤＴ１０３とＩＤＴ１０２との境界部では表面波励振が発生しないという、表面波励振の左右非対称性が、弾性表面波フィルタ１０００の挿入損失を増大させる。また、直列接続点１１４を接地した場合においては、平衡信号の平衡度を悪化させている。
【００１５】
さらにここで、３ＩＤＴ縦結合共振子型フィルタの左右のＩＤＴを並列接続して不平衡信号を取り出し、表面波伝搬方向に二分割した中央ＩＤＴから平衡信号を取り出す構成においては、その原理上、表面波励振の分布を完全に左右対称にすることは不可能であることを記しておく。
【００１６】
本発明の目的は、表面波励振の分布の左右非対称性を低減することにより、平衡信号の平衡度が改善され、さらに挿入損失が低減された弾性表面波フィルタおよび通信装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性表面波フィルタは、上記の課題を解決するために、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、および第３くし型電極部、反射器がこの順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが、並列に接続されると共に不平衡信号端子に接続され、前記第２くし型電極部では、表面波の伝搬方向に沿って二分割されていると共に直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極が平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、第２くし型電極部における、第１くし型電極部および第３くし型電極部に隣接する最外電極指は直列接続点に接続されており、第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は不平衡信号端子に接続されており、第３くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は接地されており、第１くし型電極部と第３くし型電極部の第２くし型電極部の近傍における弾性表面波の励振区間が同数となるように、第１くし型電極部のみ、もしくは第１くし型電極部と第３くし型電極部の両方が重み付けされていることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、表面波励振の左右非対称性が軽減される。この結果として、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度の改善がもたらされる。
【００１９】
本発明の弾性表面波フィルタは、上記の課題を解決するために、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、および第３くし型電極部、反射器がこの順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが、並列に接続されると共に不平衡信号端子に接続され、前記第２くし型電極部では、表面波の伝搬方向に沿って二分割されていると共に直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極が平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、第２くし型電極部における、第１くし型電極部および第３くし型電極部に隣接する最外電極指は直列接続点に接続されており、第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は不平衡信号端子に接続されており、第３くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は接地されており、第１くし型電極部が直列重み付けされていることを特徴としている。
【００２０】
ここで言う、直列重み付けとは、隣接する２本の電極指の長さを、他の電極指の長さの１／２にした上、これら２本の電極指の長さを他の電極指の長さよりも短くしたことで発生する２箇所の電極指欠損部にダミー電極指を設け、かつ、その２つのダミー電極指同士を電気的に接続することである。
【００２１】
上記の構成によれば、表面波励振の左右非対称性が軽減される。この結果として、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度の改善がもたらされる。
【００２２】
また、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の構成に加えて、前記第１くし型電極部のうちの、前記第２くし型電極部に近い側から数えて５本以内の電極指が、直列重み付けされていることが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、第１くし型電極部の電極指のうちなるべく第２くし型電極部に近い電極指を重み付けすることにより、表面波励振の左右非対称性を効果的に軽減することができ、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度の改善がより一層もたらされる。
【００２４】
さらに、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の課題を解決するために、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、および第３くし型電極部、反射器がこの順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが、並列に接続されると共に不平衡信号端子に接続され、前記第２くし型電極部では、表面波の伝搬方向に沿って二分割されていると共に直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極が平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、第２くし型電極部における、第１くし型電極部および第３くし型電極部に隣接する最外電極指は直列接続点に接続されており、第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は不平衡信号端子に接続されており、第３くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は接地されており、第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指が交差幅重み付けされていることを特徴としている。
【００２５】
また、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の構成に加えて、前記第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指が他の電極指の約１／２の長さになるように交差幅重み付けされていると共に、該交差幅重み付けされた電極指の先端の延長線上にはダミー電極が形成されており、該ダミー電極は交差幅重み付けされた電極指を有するくし歯状電極とは異なるくし歯状電極に形成されていることが好ましい。
【００２６】
さらに、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の構成に加えて、前記第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指および該最外電極指に隣接する電極指が他の電極指の約３／４の長さになるように交差幅重み付けされていると共に、該交差幅重み付けされた電極指の先端の延長線上にはダミー電極が形成されており、該ダミー電極は交差幅重み付けされた電極指を有するくし歯状電極とは異なるくし歯状電極に形成されていることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、表面波励振の左右非対称性が軽減される。この結果として、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度の改善がもたらされる。
【００２８】
またさらに、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の課題を解決するために、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、および第３くし型電極部、反射器がこの順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが、並列に接続されると共に不平衡信号端子に接続され、前記第２くし型電極部では、表面波の伝搬方向に沿って二分割されていると共に直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極が平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、第２くし型電極部における、第１くし型電極部および第３くし型電極部に隣接する最外電極指は直列接続点に接続されており、第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指および該最外電極指に隣接する電極指は接地されており、第３くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は接地され、且つ第２くし型電極部に最も近接した位置にある、不平衡信号端子に接続された電極指が他の電極指の約１／２の長さになるように交差幅重み付けされていると共に、該交差幅重み付けされた電極指の先端の延長線上にはダミー電極が形成されており、該ダミー電極は交差幅重み付けされた電極指を有するくし歯状電極とは異なるくし歯状電極に形成されていることを特徴としている。
【００２９】
上記の構成によれば、表面波励振の左右非対称性が軽減される。この結果として、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度の改善がもたらされる。
【００３０】
また、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の構成に加えて、前記第２くし型電極部の直列接続点が、接地されていることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、二分割した各くし歯状電極の出力電圧の平衡度がよいため、直列接続点を接地することにより、二分割した各くし歯状電極の出力電圧の平衡度をそのまま平衡信号端子の平衡度に反映することができるようになるのと同時に、直列接続点が接地されることによって、不平衡端子と平衡端子との間の電磁遮蔽が強固となり、不平衡信号端子から平衡信号端子への直達波も低減することができるため、平衡信号の平衡度は直列接続点を接地することによって確実に改善することができる。
【００３２】
さらに、本発明の弾性表面波フィルタは、上記の構成に加えて、前記第２くし型電極部の直列接続点が、前記第１くし型電極部若しくは前記第３くし型電極部の電極指を介して接地されていることが好ましい。
【００３３】
前記直列接続点を接地する場合、直列接続点を接地するために圧電基板上に配線や電極パッドを追加すると、寄生容量が増加して弾性表面波フィルタの特性に悪影響がもたらされる場合がある。これに対して、たとえば、第２くし型電極部の直列接続点に導通している電極指を第１くし型電極部や第３くし型電極部の接地電極に接続するか、もしくは、第１くし型電極部や第３くし型電極部の接地電極指を第２くし型電極部の直列接続点に導通させるか、あるいはその両方の措置をとることによって直列接続点を接地することができる。これらの直列接続点を接地する方法は、圧電基板上に配線や電極パッドを追加することなく直列接続点を接地することができるため、寄生容量が増加して弾性表面波フィルタの特性に悪影響がもたらされることがほとんどなく、特に好ましい。
【００３４】
本発明の通信装置は、前記課題を解決するために、上記弾性表面波フィルタのいずれかを有することを特徴としている。上記の構成によれば、平衡信号の平衡度が改善され、通過帯域内の挿入損失が改善された弾性表面波フィルタを有しているので、伝送特性を向上できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１ないし図４に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００３６】
図１に、本実施形態にかかる弾性表面波フィルタ２００を示す。弾性表面波フィルタ２００は、圧電基板２０１上の表面波伝搬方向に沿って、反射器６、ＩＤＴ（第１くし型電極部）１、ＩＤＴ（第２くし型電極部）２、ＩＤＴ（第３くし型電極部）３、反射器７を順に並べて備えている。ＩＤＴ１とＩＤＴ３とは並列に接続されている。そして、ＩＤＴ１およびＩＤＴ３の接地電極における端子１２が接地されており、ＩＤＴ１およびＩＤＴ３のもう一方の端子が不平衡端子１３に接続されている。
【００３７】
ＩＤＴ２は、表面波伝搬方向に二分割されたＩＤＴ電極４およびＩＤＴ電極５、ならびにＩＤＴ電極である直列接続点１４から構成されている。ＩＤＴ電極４およびＩＤＴ電極５は、直列接続点１４を介して電気的に直列に接続されている。ＩＤＴ４の直列接続点１４に接続されていない端子は平衡信号端子１０となっている。ＩＤＴ５の直列接続点１４に接続されていない端子は平衡信号端子１１となっている。ＩＤＴ２は、最も外側に、直列接続点１４に導通している電極指１５、１６を備えている。またさらに、本実施の形態では、電極指１５および電極指１６はそれぞれＩＤＴ１およびＩＤＴ３の接地電極にも接続されている。また、ＩＤＴ１、２、３において、平衡信号端子１０、１１および不平衡信号端子１３に接続されているＩＤＴ電極の電極指をシグナル（信号）電極指とし、接地されているＩＤＴ電極の電極指をアース（接地）電極指とする。
【００３８】
また、ＩＤＴ１のＩＤＴ２に隣接する電極指１７は、不平衡端子１３に導通している。ＩＤＴ３のＩＤＴ２に隣接する電極指１８は接地されている。さらに電極指１８は、ＩＤＴ２の直列接続点１４にも導通している。結果的に、直列接続点１４は、電極指１５、１６、１８を介して接地されている。また、ＩＤＴ１の電極指１７は他の電極指の長さの半分（約１／２）になっている。さらに、電極指１７に隣接するＩＤＴ１の電極指１９も他の電極指の長さの半分になっている。また、電極指１７、１９の長さが他の電極指の長さの半分になっていることにより生じた電極指欠損部分には、電気的に導通したダミー電極指２０が形成されている。このダミー電極指２０は、他の電極指の長さの半分にした電極指１７、１９の先端方向の延長線上に形成されている。なお、ダミー電極指２０は、ＩＤＴ１を構成するくし歯状電極に接続されておらず、浮き電極となっている。これにより、電極指１７、１９には、直列重み付けがなされている。これにより、ＩＤＴ１における表面波励振区間を１区間減らすことができ、ＩＤＴ１とＩＤＴ３とにおける表面波励振区間の数を等しくすることができる。したがって、弾性表面波フィルタ２００において、不平衡信号印加時に、表面波の左右非対称性が軽減される。なお、上記表面波励振区間とは、弾性表面波が発生する（表面波が励振が発生する）箇所のことであり、たとえば、シグナル電極指とアース電極指との間の間であって、そのシグナル電極指とアース電極指とに電圧が印加された場合に弾性表面波が発生する（表面波の励振が発生する）箇所のことをいう。ここで、直列重み付けされている箇所において、ダミー電極指２０とダミー電極指２０に隣接する電極指との間では、励振される表面波の励振強度が他の表面波励振区間の半分である。つまり、本実施の形態では、直列重み付けによって、特定の表面波励振区間の表面波の励振強度を他の表面波励振区間の半分とすることで、弾性表面波フィルタ２００の表面波の励振の左右非対称を解決している。
【００３９】
また、上記では、圧電基板２０１として、４０±５°Ｙ軸カットのＬｉＴａＯ３単結晶基板を用い、表面波伝搬方向としてはＸ軸方向と使用することとする。また、弾性表面波フィルタ２００は、圧電基板２０１上に形成された厚み２０６ｎｍのアルミニウム薄膜のパターンによって形成されている。
【００４０】
以下に、上記弾性表面波フィルタ２００の詳細な設計パラメータの一例を示す。反射器６、７には、ピッチ１．０９μｍ、メタライズ比０．７のグレーティング２００本を使用する。また、ＩＤＴ１、ＩＤＴ２（ＩＤＴ電極４側、ＩＤＴ電極５側）、ＩＤＴ３は、ピッチ１．０８μｍ、メタライズ比０．７であって、電極指本数はそれぞれ２２本、３２本（１６本、１６本）、２２本である。ただし、ＩＤＴ１のＩＤＴ２に近い側の電極指３本、ＩＤＴ２のＩＤＴ１に近い側の電極指３本、ＩＤＴ２のＩＤＴ３に近い側の３本、ＩＤＴ３のＩＤＴ２に近い側の３本は、ピッチが０．９７μｍ、メタライズ比０．６となっている。反射器６とＩＤＴ１との間隔、および反射器７とＩＤＴ３との間隔は、ともに１．０μｍである。ＩＤＴ１とＩＤＴ４との間隔、ＩＤＴ３とＩＤＴ５との間隔は共に０．９７μｍである。ＩＤＴ電極４とＩＤＴ電極５との間隔は、１．０８μｍである。
【００４１】
次いで、図２に基づいて、上記弾性表面波フィルタ２００を用いた弾性表面波フィルタ３０１について説明する。
【００４２】
この弾性表面波フィルタ３０１は、上記弾性表面波フィルタ２００における不平衡端子１３に一端子対弾性表面波共振子（弾性表面波共振子）３００を直列に接続している。つまり、並列に接続されているＩＤＴ１０１とＩＤＴ１０３とが、直列に接続されている弾性表面波共振子３００を介して不平衡端子１３に接続されている構成である。実際の携帯電話機に使用されている２ＧＨｚ帯のＲＦ用弾性表面波フィルタにおいては、不平衡端子に一端子対弾性表面波共振子が接続された弾性表面波フィルタが用いられることが多い。上記の構成は、実際の携帯電話機に用いられているＲＦ用弾性表面波フィルタの構成を模したものとなっている。
【００４３】
上記弾性表面波共振子３００は、圧電基板２０１上に弾性表面波フィルタ２００と同様に、たとえば厚さ２０６ｎｍのアルミニウム薄膜のパターンによって形成されている。また、弾性表面波共振子３００は、圧電基板２０１の表面波伝搬方向に沿って反射器２２、ＩＤＴ２１、反射器２３を順に配置されている構成である。以下に上記弾性表面波共振子３００の詳細な設計パラメータの一例を示す。反射器２２、２３には、ピッチ１．０５μｍ、メタライズ比０．７のグレーティング１００本を使用する。また、ＩＤＴ２１はピッチ１．０５μｍ、メタライズ比０．７であって、電極指本数は１５０本である。反射器２２とＩＤＴ２１との間隔、および反射器２３とＩＤＴ２１との間隔はともに１．０５μｍである。
【００４４】
ここで、上記弾性表面波フィルタ３０１の信号伝送特性を図３に示す。上記弾性表面波フィルタ３０１における通過帯域は、１８００ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚである。図３では、上記弾性表面波フィルタ３０１の信号伝送特性を太線で示し、従来例の弾性表面波フィルタの信号伝送特性を細線で示す。ここで、従来例の弾性表面波フィルタとは、上記弾性表面波フィルタ３０１におけるＩＤＴ１の直列重み付けのないものである。図３からわかるように、特に通過帯域の低周波側において、弾性表面波フィルタ３０１の挿入損失が従来例の弾性表面波フィルタより小さくなっており、挿入損失が向上している。
【００４５】
また、上記弾性表面波フィルタ３０１の平衡信号の振幅平衡度を図４に示す。図４では、上記弾性表面波フィルタ３０１の振幅平衡度を太線で示し、従来例の弾性表面波フィルタの振幅平衡度を細線で示す。ここで、従来例の弾性表面波フィルタとは、上記弾性表面波フィルタ３０１におけるＩＤＴ１の直列重み付けのないものである。図４からわかるように、従来例の弾性表面波フィルタにおける振幅平衡度の範囲が−２．０ｄＢから１．１ｄＢであるのに対し、上記弾性表面波フィルタ３０１における振幅平衡度の範囲は、−１．０ｄＢから＋１．０ｄＢである。したがって、上記弾性表面波フィルタ３０１は、従来の弾性表面波フィルタより振幅平衡度が改善されていることがわかる。
【００４６】
さらに、上記弾性表面波フィルタ３０１の平衡信号の位相平衡度を図５に示す。図５では、上記弾性表面波フィルタ３０１の位相平衡度を太線で示し、従来例の弾性表面波フィルタの位相平衡度を細線で示す。ここで、従来例の弾性表面波フィルタとは、上記弾性表面波フィルタ３０１におけるＩＤＴ１の直列重み付けのないものである。上記弾性表面波フィルタ３０１と従来例の弾性表面波フィルタとの間に位相平衡度に関しては単純な優劣はつけ難いが、図４に示した振幅平衡度の比較とも合わせて考えれば、上記弾性表面波フィルタ３０１は、従来の弾性表面波フィルタより位相平衡度が改善されていることが明らかである。
【００４７】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００４８】
図６に、本実施形態にかかる弾性表面波フィルタ４００の構成を示す。本実施の形態の弾性表面波フィルタ４００は、上記実施の形態１に示した弾性表面波フィルタ２０１において、ＩＤＴ１に代えて、ＩＤＴ１における直列重み付けの位置を、ＩＤＴ２に近い方の電極指から数えて、２本目および３本目の電極指に変えたＩＤＴ１ａを用いたものである。つまり、ＩＤＴ２に近い方の電極指から数えて１本目の電極指３０の長さを他の電極指の長さと同じにしている。また、ＩＤＴ２に近い方の電極指から数えて３本目の電極指３１を他の電極指の長さの半分とし、電極指１９、３１の長さが他の電極指の長さの半分になっていることにより生じた電極指欠損部分には、電気的に導通したダミー電極指３２が形成されている。このダミー電極指３２は、他の電極指の長さの半分にした電極指１９、３１の先端方向の延長線上に形成されている。これにより、電極指１９、３１には、直列重み付けがなされている。
【００４９】
本実施の形態の弾性表面波フィルタ４００は、上記実施の形態１に示した弾性表面波フィルタ３０１と比較すると、挿入損失の低減や平衡信号の平衡度の改善といった効果は少し小さくなるが、上記の構成によれば、弾性表面波フィルタにおいて重要とされる特性であるところの入出力インピーダンスの整合特性が弾性表面波フィルタ３０１と比較して改善する。つまり、本実施の形態の弾性表面波フィルタ４００は、従来の弾性表面波フィルタと比較して、本実施の形態の弾性表面波フィルタ４００は、入出力インピーダンスの整合特性が改善する。
【００５０】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１および２にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００５１】
図７に、本実施の形態にかかる弾性表面波フィルタ５００の構成を示す。本実施の形態の弾性表面波フィルタ５００は、実施の形態１における弾性表面波フィルタ２０１において、ＩＤＴ１に代えて、ＩＤＴ１のＩＤＴ２に隣接する電極指を１本間引くことでＩＤＴ１の表面波励振区間を２区間減らしたＩＤＴ１ｂを用い、さらに、ＩＤＴ３に代えて、ＩＤＴ３のシグナル電極指のうちの１本の長さを半分にしたＩＤＴ３ｂを用いたものである。
【００５２】
より詳細には、上記ＩＤＴ１ｂは、ＩＤＴ２に隣接するシグナル電極指が１本間引かれている。そのため、ＩＤＴ１ｂのＩＤＴ２に隣接する２本の電極指４１、４２が、アース電極指となっている。この電極指４１、４２は、ＩＤＴ１ｂにおけるＩＤＴ２に隣接する最外電極指および該最外電極指に隣接する電極指に相当する。また、ＩＤＴ２の電極指１５はＩＤＴ１ｂの接地電極には接続していない。さらに、ＩＤＴ３ｂの電極指１８に隣接するシグナル電極指４３とアース電極指４４とを他の電極指の半分の長さにしている。
【００５３】
さらに、上記ＩＤＴ３ｂは、ＩＤＴ２に隣接する電極指１８がＩＤＴ２の直列接続点１４に接続していない。また、ＩＤＴ２の電極指１６がＩＤＴ３ｂの設置電極に接続していない。つまり、本実施の形態において上記直列接続点１４は、周囲から絶縁された浮き電極となっている。
【００５４】
ＩＤＴ１ｂにおいて電極指を間引いていない場合には、ＩＤＴ２との間に表面波励振区間が左側で１区間増加するが、ＩＤＴ２とＩＤＴ３ｂとの間では表面波励振区間が増加せず、左右非対称となる。しかしながら、上記のように、ＩＤＴ１ｂのシグナル電極指を１本間引くことにより、ＩＤＴ２とＩＤＴ１ｂとの間の表面波励振区間が発生せず、さらに、アース電極指４１、４２が並ぶために表面波励振区間が減少する。つまり、左側では表面波励振区間が２区間減少する。これに対して、ＩＤＴ３ｂではシグナル電極指のうちの１本の長さを半分にすることにより右側の表面波励振区間を１区間減少させている。つまり、上記弾性表面波フィルタ５００では表面波励振区間の数が左右対称となっており、平衡度が改善される。
【００５５】
以上のように、本発明の弾性表面波フィルタは、圧電基板の表面波伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、第３くし型電極部、および反射器の順に（左から右に）並べて備えている。そして、中央に位置する第２くし型電極部は、二分割され、直列接合点を介して直列に接続されているくし歯状電極を備え、上記二分割されたくし歯状電極は、それぞれ平衡信号端子に接続されている。また、上記第１くし型電極部と第３くし型電極部とは並列に接続され、不平衡信号端子に接続されている。そして、上記第１くし型電極部と第３くし型電極部とにおける不平衡端子に接続されていないくし歯状電極は、接地されている。そして、第２くし型電極部の中心から左右において、表面波励振区間の数が等しくなるように重み付けされている。
【００５６】
より具体的には、第１くし型電極部と第２くし型電極部とにおける互いに隣接する電極指間で表面波励振区間が生じ、第２くし型電極部と第３電極部とにおける互いに隣接する電極指間に表面波励振区間が生じない場合、第３くし型電極部において表面波励振区間をｎ（ｎは１以上の整数）区間減らすように電極指が重み付けされており、第１くし型電極部においては表面波励振区間をｎ＋１区間減らすように電極指が重み付けされている。
【００５７】
第２くし型電極部の中心から左右で表面波励振区間の数に差がある場合には、上記弾性表面波フィルタにおいて不平衡信号印加時に表面波が左右非対称に励振される。これにより、挿入損失の増大、平衡信号の平衡度の悪化の原因となっている。
【００５８】
ここで、本発明の弾性表面波フィルタでは、第２くし型電極部の中心から左右で表面波励振区間の数が等しく揃っているため、表面波励振の左右非対称性が軽減される。そして、この結果として、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度の改善がもたらされる。ただし、過剰な重み付けは、縦結合共振子型弾性表面波フィルタの特性を悪化させることが多いため、第３くし型電極部の電極指には表面波波励振区間を減らすような重み付けを行わず、第１くし型電極部の電極指のみに重み付けを施すことが好ましい。つまり、ｎ＝０として第１くし型電極部における表面波励振区間を１区間減らすことが好ましい。
【００５９】
上記のように第１くし型電極部における表面波励振区間を１区間減らすための電極指の重み付け方法としては、たとえば、第１くし型電極部においてシグナル（信号）電極指のうちの１本の長さを他の電極指に対して約半分の長さにする交差幅重み付けが挙げられる。また、別の例として、第１くし型電極部において信号電極指とそれに隣接するアース（接地）電極指と他の電極指とを約半分の長さにした上で、２本の電極指を他の電極指の約半分の長さにしたことによって発生する２箇所の電極指欠損部分にそれぞれダミー電極指を設け、さらにその２つのダミー電極指どうしを電気的に接続する直列重み付けを挙げることもできる。このダミー電極指は、他の電極指の長さの半分にした電極指の先端方向の延長線上に形成されている。また、さらに、別の例として、第１くし型電極部において２本の信号電極指の長さを約１／４ずつ短くすることによる重み付けを挙げることができる。言い換えれば、第１くし型電極部において２本の信号電極指の長さを他の電極指の約３／４の長さにすることによる重み付けを挙げることができる。
【００６０】
重み付けを行う位置については特に限定しないが、第１くし型電極部と第２くし型電極部との境界における表面波励振に対する補正を行うことが重み付けの目的であるため、第１くし型電極部の電極指のうちなるべく第２くし型電極部に近い電極指を重み付けすることが表面波励振の左右非対称性を軽減する上で効果的であり、たとえば、第１くし型電極部の電極指の第２くし型電極部に隣接する電極指から５本目までの電極指を重み付けすることが好ましく、第２くし型電極部に隣接する電極指を重み付けすることが特に好ましい。
【００６１】
ただし、上記くし型電極部の設計パラメータによっては、第１くし型電極部において重み付けする電極指が第２くし型電極部に近ければ近いほど、通過帯域内における弾性表面波フィルタの入出力インピーダンスの周波数特性が大きくなり、通過帯域内の全周波数において弾性表面波フィルタの入出力インピーダンスを規定のインピーダンスに整合させることが困難になる場合がある。そのような場合には、第１くし型電極部において重み付けを行う電極指を第２くし型電極部から離すことにより、総合的な特性を最適化すればよい。
【００６２】
また、第２くし型電極部における直列接続点を接地するか、しないかは特に限定されるものではない。ただし、本発明により弾性表面波フィルタにおける表面波励振の左右非対称性が軽減されている場合においては、表面波の定在波の左右対称性がよくなっており、第２くし型電極部の二分割した各くし歯状電極どうしの起電力の平衡度がよい。したがって、二分割した各くし歯状電極における起電力の平衡度をそのまま平衡信号の平衡度に反映させることができるように直列接続点を接地することが好ましい。
【００６３】
また、本発明を適用する、しないに関わらず、直列接続点を接地した場合には、不平衡信号端子と平衡信号端子との間の電磁遮蔽が強くなり、不平衡信号端子から平衡信号端子への直達波が低減されて、平衡信号端子の平衡度が向上することが多い。しかしその一方で、直列接続点を接地することで二分割した各くし歯状電極における起電力の平衡度がそのまま平衡信号端子の平衡度を決定付ける構成となるため、二分割した各くし歯状電極における起電力の平衡度が悪い場合には、直列接続点を接地することにより、逆に平衡信号の平衡度が悪化してしまう場合もある。しかしながら、本発明を適用した場合には、二分割した各くし歯状電極の平衡度がよいため、直列接続点を接地することにより、二分割した各くし歯状電極の平衡度をそのまま平衡信号端子の平衡度に反映することができるようになるのと同時に、不平衡信号端子から平衡信号端子への直達波も低減することができるため、平衡信号の平衡度は直列接続点を接地することによって確実に改善することができる。
【００６４】
さらに、直列接続点を接地する場合、直列接続点を接地するために圧電基板上に配線や電極パッドを追加すると、寄生容量が増加して弾性表面波フィルタの特性に悪影響がもたらされる場合がある。これに対して、第２くし型電極部の直列接続点に導通している電極指を第１くし型電極部や第３くし型電極部の接地電極に接続するか、もしくは、第１くし型電極部や第３くし型電極部の接地電極指を第２くし型電極部の直列接続点に導通させるか、あるいはその両方の措置をとることによって直列接続点を接地することができる。これらの直列接続点を接地する方法は、圧電基板上に配線や電極パッドを追加することなく直列接続点を接地することができるため、特に好ましい。
【００６５】
次に、上記実施の形態に記載の弾性表面波フィルタを用いた通信装置について図８に基づき説明する。上記通信装置６００は、受信を行うレシーバ側（Ｒｘ側）として、アンテナ６０１、アンテナ共用部／ＲＦＴｏｐフィルタ６０２、アンプ６０３、Ｒｘ段間フィルタ６０４、ミキサ６０５、１ｓｔＩＦフィルタ６０６、ミキサ６０７、２ｎｄＩＦフィルタ６０８、１ｓｔ＋２ｎｄローカルシンセサイザ６１１、ＴＣＸＯ（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ（温度補償型水晶発振器））６１２、デバイダ６１３、ローカルフィルタ６１４を備えて構成されている。
【００６６】
Ｒｘ段間フィルタ６０４からミキサ６０５へは、図８に二本線で示したように、バランス性を確保するために各平衡信号にて送信することが好ましい。
【００６７】
また、上記通信装置６００は、送信を行うトランシーバ側（Ｔｘ側）として、上記アンテナ６０１及び上記アンテナ共用部／ＲＦＴｏｐフィルタ６０２を共用するとともに、ＴｘＩＦフィルタ６２１、ミキサ６２２、Ｔｘ段間フィルタ６２３、アンプ６２４、カプラ６２５、アイソレータ６２６、ＡＰＣ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ （自動出力制御））６２７を備えて構成されている。
【００６８】
そして、上記のＲｘ段間フィルタ６０４、１ｓｔＩＦフィルタ６０６、ＴｘＩＦフィルタ６２１、Ｔｘ段間フィルタ６２３には、上述した本実施の形態に記載の弾性表面波フィルタが好適に利用できる。
【００６９】
本発明にかかる弾性表面波フィルタは、従来の弾性表面波フィルタよりも平衡信号の平衡度が改善され、通過帯域内の挿入損失が改善されているという優れた特性を有するものである。よって、上記弾性表面波フィルタを有する本発明の通信装置は、伝送特性を向上できるものとなっている。
【００７０】
全ての例について図示しないものの、本発明の弾性表面波フィルタの素子に対して、位置端子対弾性表面波共振子を平衡信号端子や不平衡信号端子に直列もしくは並列に接続したことにより構成した弾性表面波フィルタ、ならびに複数の弾性表面波フィルタ素子をカスケード接続してなる弾性表面波フィルタを含むものについても、いずれも本発明の効果を得ることができるものであり、全て本発明の特許請求の範囲内である。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の弾性表面波装置は、以上のように、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、第３くし型電極部、反射器が順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが並列に接続され、さらに不平衡信号端子に接続されており、前記第２くし型電極部が、表面波伝搬方向に沿って二分割され、直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極を備え、該二分割されているくし歯状電極がそれぞれ平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、第１くし型電極部と、第３くし型電極部とにおける表面波励振区間の数が等しくなるように重み付けされている構成である。
【００７２】
上記の構成によれば、第１くし型電極部と第３くし型電極部との表面波励振区間の数が等しく揃っているため、表面波励振の左右非対称性が軽減される。そして、この結果として、挿入損失の低減、平衡信号の平衡度を改善することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる弾性表面波フィルタの概略構成図である。
【図２】図１の弾性表面波フィルタの一変形例を示す概略構成図である。
【図３】図２の弾性表面波フィルタおよび従来例の弾性表面波フィルタにおける信号伝送特性を示すグラフである。
【図４】図２の弾性表面波装置および従来例の弾性表面波フィルタにおける振幅平衡度を示すグラフである。
【図５】図２の弾性表面波装置および従来例の弾性表面波フィルタにおける位相平衡度を示すグラフである。
【図６】実施の形態２の弾性表面波フィルタを示す概略構成図である。
【図７】実施の形態３の弾性表面波フィルタを示す概略構成図である。
【図８】本発明の通信装置の要部ブロック図である。
【図９】従来の弾性表面波フィルタの概略構成図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ ＩＤＴ（第１くし型電極部）
２ ＩＤＴ（第２くし型電極部）
３、３ｂ ＩＤＴ（第３くし型電極部）
６、７ 反射器
１０、１１ 不平衡信号端子
１３ 平衡信号端子
１４ 直列接続点
２００、３０１、４００、５００ 弾性表面波フィルタ
２０１ 圧電基板
Claims (10)
- 圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、および第３くし型電極部、反射器がこの順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが、並列に接続されると共に不平衡信号端子に接続され、前記第２くし型電極部では、表面波の伝搬方向に沿って二分割されていると共に直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極が平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、
第２くし型電極部における、第１くし型電極部および第３くし型電極部に隣接する最外電極指は直列接続点に接続されており、
第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は不平衡信号端子に接続されており、
第３くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は接地されており、
第１くし型電極部と第３くし型電極部の第２くし型電極部の近傍における弾性表面波の励振区間が同数となるように、
第１くし型電極部のみ、もしくは第１くし型電極部と第３くし型電極部の両方が重み付けされていることを特徴とする、弾性表面波フィルタ。 - 圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、および第３くし型電極部、反射器がこの順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが、並列に接続されると共に不平衡信号端子に接続され、前記第２くし型電極部では、表面波の伝搬方向に沿って二分割されていると共に直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極が平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、
第２くし型電極部における、第１くし型電極部および第３くし型電極部に隣接する最外電極指は直列接続点に接続されており、
第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は不平衡信号端子に接続されており、
第３くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は接地されており、
第１くし型電極部が直列重み付けされていることを特徴とする弾性表面波フィルタ。 - 前記第１くし型電極部のうちの、前記第２くし型電極部に近い側から数えて５本以内の電極指が直列重み付けされていることを特徴とする請求項２に記載の弾性表面波フィルタ。
- 圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、および第３くし型電極部、反射器がこの順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが、並列に接続されると共に不平衡信号端子に接続され、前記第２くし型電極部では、表面波の伝搬方向に沿って二分割されていると共に直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極が平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、
第２くし型電極部における、第１くし型電極部および第３くし型電極部に隣接する最外電極指は直列接続点に接続されており、
第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は不平衡信号端子に接続されており、
第３くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は接地されており、
第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指が交差幅重み付けされていることを特徴とする弾性表面波フィルタ。 - 前記第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指が他の電極指の約１／２の長さになるように交差幅重み付けされていると共に、該交差幅重み付けされた電極指の先端の延長線上にはダミー電極が形成されており、該ダミー電極は交差幅重み付けされた電極指を有するくし歯状電極とは異なるくし歯状電極に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の弾性表面波フィルタ。
- 前記第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指および該最外電極指に隣接する電極指が他の電極指の約３／４の長さになるように交差幅重み付けされていると共に、該交差幅重み付けされた電極指の先端の延長線上にはダミー電極が形成されており、
該ダミー電極は交差幅重み付けされた電極指を有するくし歯状電極とは異なるくし歯状電極に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の弾性表面波フィルタ。 - 圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、反射器、第１くし型電極部、第２くし型電極部、および第３くし型電極部、反射器がこの順に並んで配設されており、前記第１くし型電極部と前記第３くし型電極部とが、並列に接続されると共に不平衡信号端子に接続され、前記第２くし型電極部では、表面波の伝搬方向に沿って二分割されていると共に直列接続点を介して電気的に直列に接続されているくし歯状電極が平衡信号端子に接続されている弾性表面波フィルタにおいて、
第２くし型電極部における、第１くし型電極部および第３くし型電極部に隣接する最外電極指は直列接続点に接続されており、
第１くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指および該最外電極指に隣接する電極指は接地されており、
第３くし型電極部における、第２くし型電極部に隣接する最外電極指は接地され、且つ第２くし型電極部に最も近接した位置にある、不平衡信号端子に接続された電極指が他の電極指の約１／２の長さになるように交差幅重み付けされていると共に、該交差幅重み付けされた電極指の先端の延長線上にはダミー電極が形成されており、
該ダミー電極は交差幅重み付けされた電極指を有するくし歯状電極とは異なるくし歯状電極に形成されていることを特徴とする弾性表面波フィルタ。 - 前記第２くし型電極部の直列接続点が、接地されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の弾性表面波フィルタ。
- 前記第２くし型電極部の直列接続点が、前記第１くし型電極部もしくは前記第３くし型電極部の電極指を介して接地されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の弾性表面波フィルタ。
- 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の弾性表面波フィルタを備えたことを特徴とする通信装置。
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